十 125

(l) 

1.1

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世aロにのa 

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6.5 

結 言

本 論 文 で は ， 旋 回 式 ク レ ー ン が 起 伏 操 作 を 行 う と き の の 吊 り 街 振 れ 止 め 制 御 に つ い て 研 究 し た 。 ま ず ， 起 伏 動 作 中 に 生 じ る 吊 り 荷 振 れ 角 の 半 径 方 向 成 分 を 測 定 す る た め ， ブ ー ム 上 底 面 か ら 検 出 し た ひ ず み ゲ ー ジ 出 力 か ら ロ ー プ， ブー ム な ど の ノ イ ズ 成 分 を F I Rフ ィ ル タ を 用 い て 除去 し ， 時 間 遅 れ を 有 す る 荷 揺 れ 量 を 検 出 し た。次に実機 の 性 能 を 類 推 で き る大 き さ と 構 造 を 有 す る モ デ ル 実 験 装 置 と 力 学 モ デ ル を 用 い . 時 間 遅 れ を 有 す る セ ン サ 出 力 を 制 御量 と し た 最 適 レ ギ ュ レ ー タ を 構 成 し ， 吊 り 荷 振 れ 止 め 制 御 を行っ た。こ の と き フ ィ ー ド バ ッ ク ゲ イ ン は F I Rフ ィ ル タ の 時 間 遅 れ を 考 慮 し た 。

こ の 結 果 ， ブ ー ム 起 伏 角 を 調 整 し 吊 り 荷 の 振 れ 止 め 制 御 が 可 能 と な っ た 。 し か し ， ブ ー ム 起 伏 操 作 は 吊 り 荷 の 重 力 方 向 へ の 変 化 も 生 じ る た め ， こ れ に よ る ブーム， 吊 り ロ ー プ の 固 有 振 動 が 増 加 す る 傾 向 と な り 操 作 量 に 短 周 期 の 振 動 が 生 じ た 。 よ っ て ， 吊 り ロ ー プ 長 さ を ブ ー ム 起 伏 角 度 に 合 わ せ て 調 整 し ， 吊り荷 の 地 上 高 の 変 化 を 少 な く し た 。 こ の 結 果 ， 制 御 系 は 安 定 し ， 十 分 な 吊 り 荷 振 れ 止 め 効 果 と 操 作 レ バ ー へ の 追 従 性 が 得 ら れ た 。 ま た . 理 論 解 析 結 果 は モ デ ル 実 験 結 果 と よ く 一致 し て お り ， 今 後予 定 し て いる実機 に お け る 振 れ 止 め実験 に 使 用 す る 制 御 シ ス テ ム の フ ィ ー ド バ ッ ク ゲ イ ン の 事 前 確 認 に 本 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 手 法 の 活 用 が 期 待 で き る 。

83 

第6章の参考文献

( 1 )伊藤広，移動式クレーンにおけるつり何の動特性(第1報，旋回運動の理論的解明) ， 日本機 械学会論文集， 42‑355.  (1976)， 738・746

(2) 伊藤広・仙旧悦弘，移動式クレーンにおけるつり荷の動特性(第2報.旋阿運動の実験的検討)， 

11本機槻学会論文集， 42‑358， (1976)， 1718・1726

(3) 谷住和也・日野順r

1 i. 

^{J']村敏夫・坂井敬通，} トラッククレーンの動特性のモデル化と制御に関 する研究(油山系を考慮した旋阿運動時の制御性のモデル化)， 日本機械学会論文集.60・572. C( 1994).  1262‑1269 

(4)  L3聖子)1関市・角谷直也・芳村敏夫・坂井敬通，部分構造合成法によるトラッククレーンの旋凶運 動時の振動制御. 日本機械学会論文集， 60‑596， c( 1994)， 24‑29 

(5)頭井洋・井卜.存雄・井村章夫・藤川猛， リンク構造のシミュレーションに関する研究(第l報.

弾性振動を含む大変位要素の振動解析)，円本機械学会論文集， 52・483，C(1986)， 2814‑2821  (6 ) 仁!ぜ輝雄・伊藤公嗣，旋回式クレーンの荷物の振れ止め制御，計測と制御， 13‑10， (1974)， 797・805

(7)  11IW奇信一‑伊藤隆文・久村富持，ジブクレーンの制御に関する研究，計測自動制御学会論文集，

15 ‑6， (1979)， 826・832

(8)  打開順l↑J.藤田邦彦・別撤夫，旋回および起伏操伽寺のトラッククレーンの吊り荷のファジィ制御，

r 1本機械学会論文集， 64‑626， (1998)， 3798‑3804 

(9) 伊藤広・イ山田悦弘・藤木秀樹，移動式クレーンにおけるつり荷の動特性(第4報，ブーム起伏 時などの場合)， 日本機械学会論文集 44・372. (1978)， 2893・2899

(10)伊藤広・長谷川光彦・多田博夫，箱形ジブを装備したトラッククレーンの動特性に関する研究 (第 l報，つり荷巻とげ，およびジブ起伏運動の場合)，円本機械学会論文集， 52‑475， C(1986)，  885893 

( 1 1 )坂井敬通・荒川敏明・芳村敏夫 .8野順市， トラッククレーンにおけるクレーン作業時の動特 性に関する研究， 円本機械学会論文集，錦町550，C( 1992)， 1942‑1949 

(12)谷住和也・日野JI関市・剤、撤夫・坂井敬通 トラッククレーンの動特性のモデル化と制御に関す る研究(油圧系を考慮した起伏運動時の制御性のモデル化).日本機械学会論文集体5η，C(I994)，  1270‑1277 

( 13)有本卓，線形システム論，産業図書， (1974)， 141・157

8 4  

(14 )三谷政昭，ディジタルフィルタデザイン，(1987)，55‑1 0 1.昭見可:

(15 )吉田和夫・下郷太郎・猪背潤， スピルオーバを考慮する弾性構造系の最適制御(弾性向転アー ムの位置決め制御) ， 日本機械学会論文集， 54‑497， C( 1988)， 201・207

85 

第 7 章

ファジィ理論によるブーム起伏作業時の振れ止め制御

7 . 1  

緒 言

旋￨ロl^{式 ク レー}ン の 作 業 動 作 と し て ブ ー ム を 起 伏 さ せ て 吊 り 荷 を 半 径 方 向 に 移 動 さ せ る 操 作 が あ る。そ の と き ， ブ ー ム 起 伏 作 業 時 の 吊 り 荷 は 前 後 方 向 に 動 揺 し ， ク レ ー ン の 転 倒 モ ー メ ン ト を 増 加 さ せ ， 転 倒 事 故 の 原 因 と な っ て い る 。

また. こ の 庁 向 の 荷 揺 れ は ク レ ー ン 操 縦 者 か ら 正 確 に 把 握 す る こ と が 困 難 で あ り I市 り 荷 の 振 れ 止 め 操 作 を 悶 難 な も の に し て い る 。

こ れ ら の 作 業 動 作 時 に お け る 吊 り 荷 振 れ 止 め 制 御 の 研 究 と し て ， 前 章 で は 最 適 レ ギ ュ レ ー タ 理 論 を 用 い た 状 態 フ ィ ー ド バ ッ ク に よ る ブ ー ム 起 伏 作 業 時 の 振 れ 止 め 制 御 法 と ブ ー ム ひ ず み か ら 吊 り 荷 振 れ 角 を 推 定 す る セ ン サ を 提 案 し ， 縮 小 モ デ ル 実 験 装 置 を 用 い て そ の 有 効 性 を 確 認 し た 。 し か し . 移 動 式 ク レ ー ン の 作 業 環 境 は 常 に 変 化 し て お り ， ブ ー ム 起 伏 作 業 で は 作 業 中 に ブ ー ム 起 伏 角 度 や 吊 り ロ ー プ 長 さ が 変 化 す る た め . 適 切 な フ ィ ー ド バ ッ ク ゲ イ ン の 調 整 が 必 要 と な り . 状 態 フ ィ ー ド バ ッ ク 制 御 で は こ れ ら の パ ラ メ ー タ を 事 前 に 求 め る た め に は 複 雑 な 計 算 が 必 要 で あ る 。

そ の た め ， 本 報 で は フ ァ ジ ィ ル ー ル を 用 い た 制 御 手 法 に よ る ブ ー ム 起 伏 作 業 時 の 振 れ 止 め 制 御 シ ス テ ム を 提 案 す る 。 フ ァ ジ ィ 制 御 で は ， ク レ ー ン の 本 体 挙 動 と そ の と き の 操 作 方 法 を if‑then形 式 で 表 現 で き る た め . 制 御 則 が 理 解 し や す く ， 経 験 に 基 づ い た チ ュ ー ニ ン グ が 容 易 で あ る 。 こ の た め ， 作 業 条 件 の 変 化 に 対 応 が 容 易 で あ る と と も に ， 操 作 レ バ ー に 対 す る ク レ ー ン 本 体 の 追 従 性 と 荷 揺 れ の 減 衰 特 性 を ， 操 縦 者 の 好 み に 応 じ て 調 整 で き る 。 旋 回 式 ク レ ー ン の 制 御 は， ク レ ー ン 機 体 諸 元 や 制 御 部 特 性 に 加 え て 操 縦 者 の 運 転 能 力 や 好 み な ど の 特

8 6  

性 を 含 ん だ マ ン ーマシン系となり， 操 縦 行の特性に介わせて'が 易 に 制 御 特 性 を 変 化 さ せ る こ と は ， 振 れ 止 め 制 御 シ ス テ ム の 実}1]化に対 してt主要な安休!となる。

以 上 の 振 れ 止 め 制 御 シ ス テ ム に つ い て ， 旋[円l^{式 ク レー}ンを縮小したモデル'夫 験 装 置 を 用 い た 振 れ 止 め 実 験 を 行 い ， そ の 振 れ11‑̲め 効 果 と 操 作 性 の 検 討 を 行 う。

7 . 2  

振 れ 止 め 制 御 シ ス テ ム 7.2.1  制 御 シ ス テ ム 概 要

図 7.1に ブ ー ム 起 伏 作 業 時 の 振 れ 止 め 制 御 シ ス テ ム を 示 す。本 シ ス テ ム は

① 操 作 レ バ ー か ら 出 力 さ れ た ブ ー ム 起 伏 角 度 お よ び 角 速 度 信 号 を 目 標 値 と し . こ れ に 追 従 す る た め の 起 伏 操 作 量 を 制 御 す る 部 分 と ， ② 吊 り 荷 振 れ 角 θを検山 し て ， 低 減 す る よ う に 起 伏 操 作 量 を 制 御 す る 部 分 か ら 構 成 さ れ る 。 ブ ー ム の 起 伏角加速度は， こ れ ら を 加 算 し た 値 と な る 。

本 報 で 使 用 す る フ ァ ジ ィ 推 論 は ， 次 の よ う な if‑then形 式 に よ り 行 う 。 す な わ ち . 入 力 変 数 をα，β， 出 力 変 数 を yとして， フ ァ ジ ィ 制 御 則 R'を表すと，

R':  = 

i f

αis A， andβis B， then 

r 

is c，  (i = 1之、・・・、n) ・・・・・・・・・・・ (7.1)  と な る 。 た だ し nは 制 御 則 の 数 1は制御員Ijの番号 A，お よ び 8，は前件部のフ アジィ数. cは 後 件 部 の 実 数 値 ( 非 フ ァ ジ ィ 集 合 ) で あ る 。 ま た ， 推 論 法 と し て は簡略推論法。l)を 用 い る 。 こ の 手 法 を 用 い て ， 測 定 値 に ス ケ ー リ ン グ フ ァ ク タ を 乗 じ た 値 を 入 力 デ ー タ と し て 推 論 を 行 う 。 そ の 結 果 下 式 の 非 フ ァ ジ ィ 化 に よ り 制 御 出 力 y布が得られる。

L

^ω， c， 

(7.2) 

玄

^ωt

ここで， ωtは制御員Ijjの 適 合 度 で あ る 。 こ のyeに ス ケ ー リ ン グ フ ァ ク タ を 乗 じ て . ① ， ② に お け る 起 伏 角 加 速 度 が 得 ら れ . こ れ ら を 加 算 し て 起 伏 角 加 速 度 制 御 量 仇 と し て 出 力 す る 。 本 シ ス テ ム の 推 論 に 用 い た 簡 略 推 論 法 は ， 後 件 部 を フ ァ ジ ィ 集 合 で は な く 定 数 で 与 え て い る た め に 推 論 が 簡 単 で あ り ， 演 算 速 度 の 点 で優れている。

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ドキュメント内 旋回式クレーンの吊り荷振れ止め制御に関する研究 (ページ 48-51)